[The abdominal brain: neuroanatomic perspectives for the abdominal surgeon]

Z Gastroenterol. 2023 Aug;61(8):1037-1045. doi: 10.1055/a-2013-7633. Epub 2023 May 4.
[Article in German]

Abstract

The "abdominal brain" does not only consist of a separate enteric nervous system but also of bidirectional connections to the autonomous nerve system with parasympathicus und sympathicus as well as brain and spinal cord. Novel studies have shown that these connections can quickly transfer information on the ingested nutrients to the brain to conduct the feeling of hunger and more complex behaviour, such as "reward-related learning". However, even emotional experience, in particular, stress, has a strong impact onto the gastrointestinal system. The immune system, motility and barrier function of the gastrointestinal tract are modulated by the intestinal microbiota. Local bacteria may directly influence neuronal communication by released metabolic products and neuropeptides as well as may control inflammatory factors. Intensive research over the last 10 years was able to provide evidence that intestinal microbiota may affect emotional and cognitive aspects of our behaviour and, thus, it might be in the focus of numerous neuropsychiatric diseases, such as depressions and anxiety disorders.The presented review is to provide a short summary of the I): anatomic basics of the so-called gut-brain axis and II): modi of the bidirectional regulation. Through indirect connections to the limbic system, gut-brain axis can substantially influence stress and anxiety but also the pain processing. In addition, the role of microbiota is outlined and future paths are shown, e.g., how the (microbiota-)gut-brain axis may alter emotional experience, pain processing and intestinal function. Such associations are relevant for further development of visceral medicine, and, thus, also for the abdominal surgeon to derive future treatment concepts with interdisciplinary orientation.

Unser „Bauchgehirn“ besteht nicht nur aus einem eigenständig tätigen enterischen Nervensystem, sondern auch aus bidirektionalen Verbindungen mit Parasympathikus und Sympathikus sowie zu Gehirn und Rückenmark. Neue Studien zeigen, dass diese Verbindungen schnell Informationen über die aufgenommene Nahrung an das Gehirn weiterleiten können, um so das Hungergefühl und komplexes Verhalten wie Belohnungslernen zu steuern. Aber auch unser emotionales Erleben, insbesondere Stress, hat einen starken Einfluss auf das gastrointestinale System. Das Immunsystem, die Motilität und die Barrierefunktion des Gastrointestinaltrakts werden außerdem stark vom intestinalen Mikrobiom moduliert. Lokale Bakterien können über freigesetzte Stoffwechselprodukte und Neuropeptide direkt die neuronale Kommunikation beeinflussen und Entzündungsfaktoren kontrollieren. Intensive Forschung in den letzten 10 Jahren konnte außerdem belegen, dass das intestinale Mikrobiom emotionale und kognitive Aspekte unseres Verhaltens beeinflusst und somit im Fokus zahlreicher neuropsychiatrischer Erkrankungen wie z. B. Depressionen und Angststörungen steht.Dieser Übersichtsartikel soll einen kurzen Überblick über die anatomischen Grundlagen der sogenannten Darm-Gehirn-Achse geben und Modi der bidirektionalen Regulierung vorstellen. Über indirekte Verbindungen zum limbischen System kann die Darm-Gehirn-Achse wesentlich Stress und Angst, aber auch die Schmerzverarbeitung beeinflussen. Außerdem wird die Rolle des Mikrobioms erläutert und werden zukünftige Wege dargestellt, wie die (Mikrobiom-)Darm-Gehirn-Achse emotionales Erleben, Schmerzverarbeitung und Darmfunktion beeinflussen kann. Diese Zusammenhänge sind für die Weiterentwicklung der Viszeralmedizin und damit auch für den Viszeralchirurgen relevant, um interdisziplinär orientierte zukünftige Behandlungskonzepte zu entwickeln.

Publication types

  • English Abstract

MeSH terms

  • Brain / metabolism
  • Gastrointestinal Microbiome* / physiology
  • Humans
  • Microbiota*
  • Pain / metabolism
  • Surgeons*